RU105286U1

RU105286U1 - TECHNOLOGICAL LINE FOR PRODUCING SEROBITUM

Info

Publication number: RU105286U1
Application number: RU2010151970/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Борисович Иванов; Тагир Шарифьянович Валиев; Валерий Семенович Козлов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВСК-2000" (ООО "ВСК-2000")
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-06-10

Abstract

Технологическая линия получения серобитума, состоящая из узла подготовки серы, соединенного подогреваемым трубопроводом с узлом приготовления серобитума, оснащенного трубопроводом подачи готового серобитума потребителю, отличающаяся тем, что узел подготовки серы состоит из: плавильника серы, оснащенного элеватором для подачи комовой серы, автоматической маслостанцией для расплавления серы, а узел приготовления серобитума представляет собой реактор интенсивного смешения с люком для подачи битума и мерником-дозатором для подачи катализатора, и оборудован системой обогрева, состоящей из двух нержавеющих труб и двух автоматических жидкостных горелок, и системой гидравлического интенсивного перемешивания, включающей в себя металлическую трубу с отводами разного диаметра, направленными в разные стороны, и два шестеренных насоса для обеспечения перемешивания смеси. Sulfur bitumen production line, consisting of a sulfur preparation unit connected by a heated pipeline to a sulfur bitumen preparation unit, equipped with a finished sulfur bitumen supply pipe to a consumer, characterized in that the sulfur preparation unit consists of: a sulfur melter equipped with an elevator for supplying lump sulfur, an automatic oil station for melting sulfur, and the sulfur-bitumen preparation unit is an intensive mixing reactor with a hatch for feeding bitumen and a metering unit for feeding cat recuperators and equipped with a heating system consisting of two stainless steel tubes and two automatic liquid burner and intensive mixing of the hydraulic system comprising a metal pipe with branches of different diameters, pointing in different directions, and two gear pump for mixing the mixture.

Description

Техническое решение относится к области производства дорожностроительных материалов, в частности, к средствам приготовления серобитумных смесей, используемых (в сочетании с минеральными инертными заполнителями) для покрытий автомобильных дорог, устройства кровельных водонепроницаемых покрытий и т.д.The technical solution relates to the field of production of road-building materials, in particular, to the preparation of sulfur-bitumen mixtures used (in combination with mineral inert aggregates) for road coatings, waterproof roofing devices, etc.

Большинство известных способов получения серобитума предполагает либо незначительное добавление серы (до 10% по отношению к битуму), либо не позволяют достигнуть высоких физико-механических показателей серобитумов, в частности, адгезии, температуры размягчения, морозостойкости (температуры хрупкости) в соответствии с требованиями ГОСТ 22245-90. Как показано ранее, увеличение количества серы в битумном сырье до 10% приводит к снижению пластичности, полученный битум не соответствует требованиям стандарта (И.Р.Теляшев «Исследование закономерности процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой». автореф. дисс. на соискание ученой степени к.т.н., 2002, с.20). Вследствие этого производственных установок для получения серобитума описано крайне мало.Most of the known methods for producing sulfur-bitumen involve either insignificant addition of sulfur (up to 10% with respect to bitumen) or do not allow achieving high physical and mechanical parameters of sulfur-bitumen, in particular, adhesion, softening temperature, frost resistance (brittle temperature) in accordance with the requirements of GOST 22245 -90. As shown earlier, an increase in the amount of sulfur in bitumen raw materials up to 10% leads to a decrease in ductility, the resulting bitumen does not meet the requirements of the standard (I.R. Telyashev “Investigation of the regularity of the process of interaction of heavy oil residues with elemental sulfur." degrees Ph.D., 2002, p.20). As a result of this, very few production plants have been described for producing sulfur bitumen.

Из уровня техники известна технологическая схема получения серобитумного асфальтобетона, включающая в себя комплекс для приготовления серобитума, состоящий из узла получения модифицированной серы, оснащенного погружным серным насосом для интенсивного перемешивания серы с модификатором, и узел приготовления серобитума, представляющий собой реактор интенсивного смешения модифицированной серы и битума, также оснащенного битумным насосом, работающим на байпас [RU 2163610 С2, опубл. 2001.02.27]. Недостатком известного комплекса является длительное использование для процесса перемешивания серы со сложным и дорогостоящим модификатором (дициклопентадиен) серы погружного серного насоса, что снижает производительность известного комплекса, повышает энергозатраты и себестоимость конечного продукта.The prior art technological scheme for producing sulfur-bitumen asphalt concrete, including a complex for the preparation of sulfur-bitumen, consisting of a unit for producing modified sulfur equipped with a submersible sulfur pump for intensive mixing of sulfur with a modifier, and a unit for preparing sulfur-bitumen, which is an intensive mixing reactor of modified sulfur and bitumen also equipped with a bypass bitumen pump [RU 2163610 C2, publ. 2001.02.27]. A disadvantage of the known complex is the prolonged use for the process of mixing sulfur with a complex and expensive modifier (dicyclopentadiene) sulfur submersible sulfuric pump, which reduces the performance of the known complex, increases energy consumption and the cost of the final product.

Описан комплекс для приготовления композиционного серобитума [RU 97998 U1, 2010.09.27], состоящий из узла приготовления серобитума и узла получения модифицированной серы, в котором узел приготовления серобитума включает в себя емкость для битума, технологически связанную через обогреваемый трубопровод и первый дозатор с первым питателем, узел получения модифицированной серы включает в себя емкость для структурообразователя и емкость для элементарной серы, технологически связанные через второй дозатор со вторым питателем, причем первый питатель соединен с первым рециркуляционным акустическим или гидродинамическим кавитатором для активации битума, а также соединен со входом во второй питатель для подачи части активированного битума на модификацию серы и со входом в смеситель для подачи основной части активированного битума, второй питатель соединен со вторым рециркуляционным акустическим или гидродинамическим кавитатором для модификации серы частью активированного битума, а также со входом в смеситель для подачи модифицированной серы на смешение с основной частью активированного битума, при этом смеситель соединен с третьим рециркуляционным акустическим или гидродинамическим кавитатором для гомогенизации и стабилизации композиционного серобитума и с трубопроводом подачи готового композиционного серобитума потребителю. Предложенный комплекс позволяет снизить энергозатраты при повышении его производительности, а также повысить степень гомогенизации получаемого композиционого серобитума и одновременно с этим предотвратить его расслоение, расширить интервал работоспособности серобитумных смесей, характеризуемый температурой размягчения и температурой хрупкости, без использования дополнительных дорогостоящих модификаторов. В данном источнике не указывается процентное содержание серы в битуме. К недостатком заявленного комплекса можно отнести дорогой метод активации процесса - использование кавитатора и ультразвукового генератора. Кроме того в комплексе используется дорогой структурообразователь.A complex for the preparation of composite sulfur bitumen [RU 97998 U1, 2010.09.27] is described, consisting of a sulfur bitumen preparation unit and a modified sulfur production unit, in which a sulfur-bitumen preparation unit includes a bitumen tank technologically connected through a heated pipeline and a first dispenser with a first feeder , the modified sulfur production unit includes a container for a structurant and a container for elemental sulfur, technologically connected through a second batcher with a second feeder, the first feed l is connected to the first recirculating acoustic or hydrodynamic cavitator to activate bitumen, and is also connected to the entrance to the second feeder for supplying part of the activated bitumen for sulfur modification and to the entrance to the mixer for supplying the main part of activated bitumen, the second feeder is connected to the second recirculating acoustic or hydrodynamic cavitator for the modification of sulfur with part of activated bitumen, as well as with the entrance to the mixer for supplying modified sulfur for mixing with the main part of the asset bitumen, the mixer is connected to a third recirculating acoustic or hydrodynamic cavitator for homogenization and stabilization of composite sulfur bitumen and to the pipeline for supplying the finished composite sulfur bitumen to the consumer. The proposed complex allows to reduce energy consumption while increasing its productivity, as well as to increase the degree of homogenization of the resulting composite sulfur bitumen and at the same time prevent its separation, to extend the working range of sulfur-bitumen mixtures, characterized by softening temperature and brittle temperature, without the use of additional expensive modifiers. This source does not indicate the percentage of sulfur in bitumen. The disadvantage of the claimed complex can be attributed to an expensive method of activation of the process - the use of a cavitator and an ultrasonic generator. In addition, the complex uses an expensive builder.

Задачей предлагаемого технического решения является создание технологический линии получения серобитума, расширяющей арсенал известных средств этого назначения, и позволяющей получать серобитум с содержанием серы 20-70% масс., не уступающий, а по ряду показателей даже превышающий битумы по ГОСТам на дорожный, строительный и кровельный битумы.The objective of the proposed technical solution is to create a production line for producing sulfur-bitumen, expanding the arsenal of known means for this purpose, and allowing to obtain sulfur-bitumen with a sulfur content of 20-70% by weight, not inferior, and in a number of indicators even exceeding bitumen in accordance with GOSTs for road, building and roofing bitumen.

Технический результат заключается в использовании комплекса технических и технологических решений, используемых при создании новой технологической линии получения серобитума, позволяющей получать серобитум с содержанием серы 20-70% масс., не уступающий, а по ряду показателей даже превышающий битум по стандарту.The technical result consists in the use of a complex of technical and technological solutions used to create a new production line for producing sulfur-bitumen, which allows producing sulfur-bitumen with a sulfur content of 20-70% by mass, not inferior, and in some respects even higher, than standard bitumen.

Технический результат достигается заявляемой технологической линией получения серобитума, включающей в себя узел подготовки серы, соединенный подогреваемым трубопроводом с узлом приготовления серобитума, оснащенного трубопроводом подачи готового серобитума потребителю,The technical result is achieved by the claimed production line of sulfur-bitumen production, including a sulfur preparation unit connected by a heated pipeline to a sulfur-bitumen preparation unit equipped with a pipeline for supplying finished sulfur-bitumen to a consumer,

причем узел подготовки серы, состоящий из: плавильника серы, оснащенного элеватором для подачи комовой серы и автоматической маслостанцией для расплавления серы, соединен через подогреваемый трубопровод с узлом приготовления серобитума, представляющий собой реактор интенсивного смешения с люком для подачи битума и мерником-дозатором для подачи катализатора, оснащенный системой обогрева, состоящей из двух нержавеющих труб и двух автоматических жидкостных горелок, и системой гидравлического интенсивного перемешивания.moreover, the sulfur preparation unit, consisting of: a sulfur melter equipped with an elevator for supplying lump sulfur and an automatic oil station for melting sulfur, is connected via a heated pipeline to a sulfur-bitumen preparation unit, which is an intensive mixing reactor with a manhole for feeding bitumen and a measuring device for feeding catalyst equipped with a heating system consisting of two stainless pipes and two automatic liquid burners, and a hydraulic intensive mixing system.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически изображена заявляемая технологическая линия получения серобитума (фигура 1).The utility model is illustrated by the drawing, which schematically depicts the inventive production line for producing sulfur bitumen (figure 1).

Линия состоит из узла подготовки серы, представляющего собой сероплавильник 1, оснащенный элеватором 2 для загрузки комовой серы, автоматической маслостанцией 3 и обогреваемым трубопроводом 4 для подачи расплавленной серы в узел приготовления серобитума - реактор 5 интенсивного смешения. Реактор 5 интенсивного смешения представляет собой металлическую емкость, обернутую изоляционным материалом (например, минеральными утеплителями), оснащенную мерником-дозатором 6 для подачи катализатора, люком 7 для подачи битума, системой обогрева, состоящей из двух нержавеющих труб 8 и двух автоматических жидкостных горелок 9, системой интенсивного смешения, состоящей из металлической трубы 10 с отводами разного диаметра, направленными в разные стороны, и двух шестеренных насосов 11, обеспечивающих перемешивание смеси, и трубопроводом 12 подачи готового серобитума потребителю.The line consists of a sulfur preparation unit, which is a smelter 1, equipped with an elevator 2 for loading lump sulfur, an automatic oil station 3 and a heated pipe 4 for supplying molten sulfur to the sulfur-bitumen preparation unit - an intensive mixing reactor 5. The intensive mixing reactor 5 is a metal container wrapped with insulating material (for example, mineral insulators), equipped with a metering batcher 6 for feeding the catalyst, a hatch for feeding bitumen 7, a heating system consisting of two stainless pipes 8 and two automatic liquid burners 9, intensive mixing system, consisting of a metal pipe 10 with bends of different diameters directed in different directions, and two gear pumps 11, providing mixing of the mixture, and pipeline 12 supply of finished sulfur bitumen to the consumer.

Заявляемая технологическая линия работает в циклическом режиме следующим образом.The inventive production line operates in a cyclic mode as follows.

Через элеватор 2 комовая сера загружается в сероплавильник 1, обогреваемый до температуры 130-150°С маслостанцией 3. В реактор 5 интенсивного смешения через люк 7 загружается битум, после чего включаются шестеренные насосы 11. Для получения серобитума на заявляемой технологической линии можно использовать битум любой марки - строительный, дорожный или кровельный. Затем через обогреваемый маслостанцией 3 трубопровод 4 расплавленная сера из сероплавильника 1 подается в реактор 5 интенсивного смешения. Одновременно в реактор 5 интенсивного смешения мерником-дозатором 6 подается необходимое количество катализатора. В качестве катализатора используют первичные, вторичные или третичные амины, или их смеси. Так, нами проведены исследования, где в качестве первичных аминов использовались гексиламин, октиламин, додециламин, анилин, 1-аминонафталин, 2-аминонафталин, в качестве вторичных - дигексиламин, диоктиламин, метилдодециламин, метилаланин, метиламинонафталин, в качестве третичных - диметил-додециламин, цетилдиметидамин, алкилпиперазин, или их смеси в различных соотношениях.Through the elevator 2, lump sulfur is loaded into the smelter 1, heated to a temperature of 130-150 ° C by the oil station 3. Bitumen is loaded into the intensive mixing reactor 5 through the hatch 7, after which the gear pumps 11 are turned on. Any bitumen can be used on the claimed production line to produce sulfur bitumen stamps - building, road or roofing. Then, through the pipeline 4 heated by the oil station 3, molten sulfur from the smelter 1 is supplied to the intensive mixing reactor 5. At the same time, the required amount of catalyst is supplied to the intensive mixing reactor 5 by the metering-dispenser 6. As a catalyst, primary, secondary or tertiary amines, or mixtures thereof, are used. So, we conducted studies where hexylamine, octylamine, dodecylamine, aniline, 1-aminonaphthalene, 2-aminonaphthalene were used as primary amines, dihexylamine, dioctylamine, methyldodecylamine, methylalanine, methylaminonaphthalene were used as secondary amines, and dimethyl-dodecyl as tertiary amines cetyl dimethidamine, alkyl piperazine, or mixtures thereof in various ratios.

После подачи всех компонентов в реактор 5 интенсивного смешения включаются автоматические жидкостные горелки 9, осуществляющие обогрев реактора 5 интенсивного смешения до температуры 140-145°С путем подачи горячего воздуха по нержавеющим трубам системы обогрева. В нашем случае были использованы автоматические жидкостные горелки Kd/ub 55 фирмы Croll. Реакцию проводят в течение 2-3 часов. В течение всего времени протекания реакции реакционная смесь циркулирует при помощи системы интенсивного смешения, которая включает в себя два шестеренных насоса 11 и металлическую трубу 10 с отводами разного диаметра, направленными в разные стороны, через которые реакционная смесь под давлением, создаваемым шестеренными насосами 11, подается в разные стороны, чем и достигается эффективное перемешивание реакционной смеси и отсутствие застойных зон. После проведения реакции выключаются горелки, и производится выгрузка целевого продукта посредством шестеренных насосов 11.After all components are fed into the intensive mixing reactor 5, automatic liquid burners 9 are turned on, which heat the intensive mixing reactor 5 to a temperature of 140-145 ° C by supplying hot air through the stainless pipes of the heating system. In our case, Croll automatic liquid burners Kd / ub 55 were used. The reaction is carried out within 2-3 hours. During the entire course of the reaction, the reaction mixture is circulated using an intensive mixing system, which includes two gear pumps 11 and a metal pipe 10 with bends of different diameters directed in different directions, through which the reaction mixture is supplied under the pressure created by gear pumps 11 in different directions, which achieves effective mixing of the reaction mixture and the absence of stagnant zones. After the reaction, the burners are turned off, and the target product is unloaded by means of gear pumps 11.

Конструкция заявленной технологической линии обеспечивает получение высококачественного серобитума, соответствующего ГОСТ, а по некоторым показателям превышающим качество стандартов.The design of the claimed production line provides high-quality sulfur bitumen that meets GOST, and in some respects exceeds the quality of the standards.

Использование заявляемой линии для получения серобитума позволяет получать высококачественный продукт с содержанием серы 20-70%, имеющим улучшенные физико-механическими показатели, пригодный для использования в строительно-дорожной отрасли для производства асфальтобетона, битумных эмульсий, мастик, кровельных материалов, и позволяет экономить дорогостоящие сырьевые ресурсы за счет использования дешевой серы. Следует указать, что при соблюдении температурного режима при получении серобитума на заявляемой технологической линии образование сероводорода не наблюдается, вследствие чего можно говорить о более высокой экологичности производства.Using the inventive line for the production of sulfur bitumen allows to obtain a high-quality product with a sulfur content of 20-70%, having improved physical and mechanical properties, suitable for use in the road construction industry for the production of asphalt concrete, bitumen emulsions, mastics, roofing materials, and allows you to save expensive raw materials resources through the use of cheap sulfur. It should be noted that, subject to the temperature conditions, when producing sulfur bitumen on the claimed production line, the formation of hydrogen sulfide is not observed, as a result of which we can speak of a higher environmental friendliness of production.

Claims

Sulfur bitumen production line, consisting of a sulfur preparation unit connected by a heated pipeline to a sulfur bitumen preparation unit equipped with a finished sulfur bitumen supply pipe to a consumer, characterized in that the sulfur preparation unit consists of: a sulfur smelter equipped with an elevator for supplying lump sulfur, an automatic oil station for melting sulfur, and the sulfur-bitumen preparation unit is an intensive mixing reactor with a hatch for feeding bitumen and a metering unit for feeding cat recuperators and equipped with a heating system consisting of two stainless steel tubes and two automatic liquid burner and intensive mixing of the hydraulic system comprising a metal pipe with branches of different diameters, pointing in different directions, and two gear pump for mixing the mixture.